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作者：陈孝洲;邓福铭;邓雯丽;宗文俊;刘子逸;邢晓天;余浚哲;
单位：河南工学院机械工程学院;中国矿业大学(北京)机电工程学院;清华大学摩擦学国家重点实验室;哈尔滨工业大学机电工程学院;
摘要：单晶金刚石超精密切削技术是制造纳米级表面的光学元件、超精密器件的重要加工工艺之一。在精密切削加工过程中，单晶金刚石刀具前刀面与切屑之间的摩擦磨损导致刀具寿命缩短、摩擦生热，进而使加工表面质量降低。针对上述问题，提出在金刚石（100）晶面进行镓离子（Ga）注入的刀具表面改性方法，提高单晶金刚石刀具的超精密加工性能。研究发现，随着镓离子注入浓度从4.65%增大到32.26%，金刚石（100）晶面表面能的降低幅度从21.16%变化到33.08%，液滴接触角分别从35.2°增大到64.3°。单晶金刚石刀具干切削试验表明，镓离子改性金刚石刀具在超精密切削过程中产生的切削力更小，加工表面质量更优，当镓离子注入剂量≥13.7×10~(13)时加工工件表面粗糙度可控制在Sa10 nm以内。
关键词：离子束改性;;金刚石单晶;;超精密加工;;干切削
基金资助：国家自然科学基金（U20A20238）;; 北京自然科学基金（3234057）
